为了提高水稻田氮素利用率减少农业面源污染，选取了2块大田，分别采取干湿交替节水灌溉和传统淹灌方式，分析稻田土壤剖面NH₄ ⁺-N、NO₃ ^--N及TN浓度的分布规律。结果表明节水灌溉和传统淹灌条件下，施入3次氮肥后，地表水及土壤不同深度处NH₄ ⁺-N和TN浓度变化规律相似且均会出现峰值后迅速降低。而节水灌溉条件下由于NO₃ ^--N浓度太低导致峰值不明显，传统淹灌条件下的NO₃ ^--N浓度峰值到达时间相比于NH₄ ⁺-N有一定滞后性。整体来说，水稻田施肥后5 d内是防控田间氮素流失的关键时期；节水灌溉条件下水稻田的灌溉水利用效率和氮素生产率更高。此研究结果可为提高水肥利用率和减少农业面源污染等提供理论依据。

准确估算参考作物蒸散发（Reference crop evapotranspiration，ET ₀）对于农业水资源管理至关重要。东北地区是我国最重要的粮食产区，但该区域纬度相对较高、气温相对较低，ET ₀影响因素多、估算的不确定性高。研究选取东北地区20个代表性气象站点1961-2019年气象数据，采用Mann-Kendall非参数趋势检验及反距离加权插值法模拟东北地区ET ₀时空变化特征，并利用思维进化算法（Mind Evolutionary Algorithm，MEA）优化模型参数，以FAO-56 Penman-Monteith公式计算结果为标准值，比较9种不同输入因子的模型精度，结果表明：①1961-2019年东北地区ET ₀的年平均值在567.81~1 080.66 mm之间，东北地区北部的年均ET ₀值呈上升趋势，中部平原及南部沿海呈下降趋势；②通过对东北地区20个站点使用不同类型模型计算ET ₀的评估，优化前精度表现：辐射型模型＞湿度型模型＞温度型模型。其中Mak模型在东北地区的计算精度最高，相应的R ²、NSE、RMSE、和MAE中位数值分别为0.801、0.786、0.570 mm/d和0.331 mm/d；③MEA算法优化后，对9种经验模型的R ²、NSE、RMSE和MAE提升幅度分别为14.43~47.15%、14.84~50.47%、5.42~46.79%、7.47~39.86%。优化后的Mak模型相应的R ²、NSE、RMSE、和MAE中位数值分别为0.910、0.907、0.510 mm/d、0.291 mm/d。因此，在气象资料缺乏情景下，Mak模型可作为东北地区ET ₀计算的最优模型，并且MEA算法优化能够高效提高模型计算精度，实现了准确性和效率之间更优化的平衡。

分流漩涡型灌水器是一种先分流再产生漩涡从而达到消能目的的灌水器。为研究灌水器流道结构参数对水力特性和抗堵塞性能的影响，选取分水体与流道边壁的距离、分水体与阻水体头部的距离、阻水体齿倾斜角度和阻水体齿到流道边壁的距离4个特征参数研究其水力性能，选取粒径为0.125 mm、密度为2 500 kg/m³的泥沙颗粒研究其抗堵塞性能。结果表明，灌水器流态指数为 0.481 2~0.506 8，分水体与流道边壁的距离对流态指数影响最大；灌水器流量系数为2.209 3~3.290 6，分水体与流道边壁的距离和阻水体齿端到流道边壁的距离均对流量系数有影响。研究发现主漩涡区是易堵塞区域，在多数情况下流态指数与颗粒滞留时间呈负相关规律。最后对该结构进行了优化设计，以提高其水力性能和抗堵塞性能，可为分流漩涡型灌水器水力性能评估和结构优化提供技术支撑。

为利用修正后的双作物系数法来准确估算不同生育期计划湿润层深度下春玉米蒸散量（ E T_{\mathrm{c}}）。根据不同生育期设定不同计划湿润层深度（T1、T2、T3），试验灌水下限设定为65%田间持水量（θ _FC），灌水上限为100% θ _FC。利用实测叶面积指数（ L A I）修正双作物系数模型中的基础作物系数（ K_{\mathrm{c}\mathrm{b}}）和土壤蒸发系数（ K_{\mathrm{e}}），并结合山西省中心灌溉试验站的气象数据等估算了春玉米 E T_{\mathrm{c}}，同时用实测数据对估算值进行适应性评价。2023年T1、T2、T3春玉米全生育期 E T_{\mathrm{c}}分别为438.46 mm、 397.68 mm和419.86 mm；估算的全生育期 E T_{\mathrm{c}}为454.08 mm、 431.87 mm和452.47 mm。改正后的双作物系数法的决定系数（ R^{\mathrm{2}}）、均方根误差（ R M S E）、模型效率系数（ E_{\mathrm{n}\mathrm{s}}）、平均绝对误差（ A A E），T1为0.82、0.67 mm/d、0.84和0.57 mm/d，T2为0.81、0.79 mm/d、0.78和0.55 mm/d，T3为0.75、0.90 mm/d、0.71和0.60 mm/d。灌水较多的T1和T2的 R^{\mathrm{2}}和 E_{\mathrm{n}\mathrm{s}}均高于T3， R M S E和 A A E小于T3，T1和T2的参数相差不大，说明灌水量较少时会影响模型的估算精度，T1处理的灌水量最大，蒸散量最大，模型的拟合程度最高，T2和T3次之。因此，修正后的双作物系数法可用于不同湿润层深度下春玉米蒸散量的预测，该模型更适用于水分充足条件下春玉米蒸散量估算。

探究不同灌溉方式下无花果需水规律及作物需水量的预报对无花果生产具有重要的研究和指导意义。根据广东省水利重点科研基地2022年5月至2023年12月的无花果种植数据，分析不同灌水方式下无花果需水规律，推求作物系数曲线，结合Hargreaves-Samani模型和单作物系数法，基于公共天气预报进行无花果需水量预报。结果表明：不同灌水方式中沟灌的需水量最大，2023年日均需水量为2.44 mm/d，其次是喷灌和地面滴灌，日均需水量分别为2.23 mm/d和2.04 mm/d，地下滴灌需水量最小，为1.92 mm/d，5-9月为无花果需水旺盛期。采用联合国粮农组织（FAO）推荐的单作物系数法推求出试验站无花果K _c作物系数曲线，作物系数地下滴灌<地面滴灌<喷灌<沟灌。气温预报精度较高，最低气温的预报精度优于最高气温的预报精度。经过率定的Hargreaves-Samani模型具有良好的ET ₀预报精度，相关系数平均值可达0.86。4种灌溉方式无花果作物需水量预报精度低于ET ₀预报，相关系数范围为0.68~0.74。无花果作物需水量预报模型可以提供未来两周内的无花果需水量，为灌溉决策者提供信息，有利于农民提前安排水资源的分配。

为了研究安装射流脉冲三通的桁架喷灌机与普通桁架喷灌机水力性能的差异，试验喷灌机搭载4个距地面高度1 m的Nelson D3000型折射式喷头，分别设置100、150、200 kPa 3种进口压力和3.0、3.5、4.0 m 3种喷头组合间距进行全因素组合试验。通过间距500 mm的5列9行雨量筒阵列集水，测试了安装射流脉冲三通喷灌机的定喷、行喷水量分布和安装普通三通的行喷水量分布。结果表明：定喷试验时，在100、150、200 kPa进口压力下，4 m喷头组合间距的克里斯琴森均匀系数C _u与分布均匀性系数D _u均最高，分别大于90%和84%；行喷试验时，在100、150、200 kPa进口压力下，脉冲组的水深峰值比对照组分别降低了27.1%、27.9%、28.6%，克里斯琴森均匀系数C _u分别提升了17.1%、12.6%、3%，分布均匀性系数D _u分别提升了24.2%、11.2%、9.5%。射流脉冲三通提供的脉冲流能够有效降低桁架喷灌机的峰值喷灌强度并提高水量分布均匀性。

为揭示微咸水与淡水交替灌溉模式对土壤CO₂排放通量变化规律的影响，研究极端干旱区棉田3种灌溉水质（矿化度分别为2、3、5 g/L）和3种不同配比咸淡水交替[微咸水∶淡水=1∶1（W1）；微咸水∶淡水=1∶4（W2）；微咸水∶淡水=1∶0（W3）]灌溉对土壤CO₂排放通量的影响。结果表明：①以2 g/L为对照，3 g/L微咸水与淡水交替灌溉处理CO₂累积排放通量减少了6.03%~7.19%；5 g/L微咸水与淡水交替灌溉处理CO₂累积排放通量减少了9.83%~10.15%；②在相同矿化度条件下，土壤CO₂累积排放通量为W2处理>W1处理>W3处理，淡水灌水量多的处理CO₂排放通量较大。③以2 g/L为对照，3 g/L和5 g/L处理产量平均提高了1.25%和3.64%，W1处理产量相较于W2、W3处理平均提高了24.02%和14.12%。随着灌溉水矿化度的增大，土壤CO₂排放通量减小，所有不同配比下矿化度为5 g/L的处理CO₂排放量均小于2、3 g/L的处理；在微咸水与淡水交替灌溉条件下，矿化度为3 g/L且微咸水∶淡水=1∶1的灌水处理，土壤CO₂排放通量降低且棉花产量最大，能够为合理利用微咸水及保护干旱区灌区农田生态环境提供理论依据。

基于多目标在区域尺度实现河套灌区秋浇模式的优化对保证灌区粮食安全、用水安全和生态安全具有重要意义。基于率定验证后的分布式SWAP-WOFOST模型对2000-2017年河套灌区不同秋浇模式和种植条件下的模拟结果，以作物产量、水分生产力（Water Productivity，WP）、地下水埋深（Groundwater Depth，GWD）、土壤含水量（Soil Water Content，SWC）和土壤含盐量（Soil Salt Content，SSC）为评价指标，通过AHP-CRITIC-熵值法-TOPSIS综合评价法，分别对河套灌区3种主要作物（春小麦、春玉米和向日葵）种植条件下适宜的秋浇模式进行优选和评价，并对3种主要作物在推荐秋浇模式下的种植结构进行初步区划。结果显示：在推荐的秋浇模式下河套灌区3种作物的多年平均产量分别为4 945、8 332和3 496 kg/hm²，多年平均WP分别为1.15、1.82和1.04 kg/m³，节省秋浇引黄灌溉水量约14.8%~30.7%。基于推荐的秋浇模式区划后春小麦、春玉米和向日葵的种植面积分别占灌区总面积的21.1%、37.8%和41.1%，在此种植结构下可节省约3.04 亿m³的秋浇引黄灌溉水量。

为研究DNDC（Denitrification-Decomposition）模型的演进路径和应用现状，利用CiteSpace软件分析了Web of Science核心合集数据库中1996-2022年间关于“DNDC模型”的研究文献，从发文量分布、关键词、研究热点演进、科研力量等方面进行阐释，并绘制相关图谱。结果表明：DNDC模型研究与应用呈现热度稳步上升、研究主题波浪式减少等趋势；关键词共现分析找出了management、rainfall events、soil organic carbon、denitrification、greenhouse gas、process oriented model等核心关键词，关键词聚类分析识别出Crop model、Soil organic carbon、Denitrification、Life cycle assessment、Ipcc、Agricultural soils、Carbon dynamic、Blue carbon、Greenhouse gases emission、Nitrous oxide等11个聚类；研究力量以中国、美国、加拿大为主，分别占总发文量的41.68%、41.20%和16.16%，中国科研力量在国际合作中的影响力仍有提升空间。当前DNDC模型研究聚焦于作物产量预测、节水农业、土壤碳固存、氮浸出和温室气体等方面。未来DNDC模型可以向提升参数输入精度、减少区域尺度模拟的不确定性、扩大模型适用区域等方面改进。

为探明水氮耦合对枸杞冠层结构及产量的影响，揭示枸杞冠层结构与蒸散、氮消耗的互馈机制，于2014-2015年以4 a树龄的“宁杞1号”为研究对象，设置4个水平灌溉定额（W1：2 277 m³/hm²、W2：2 593 m³/hm²、W3：2 856 m³/hm²及W4：3 160 m³/hm²）及3个水平施氮量（2014年N1：501 kg/hm²、N2：668 kg/hm²及N3：860 kg/hm²；2015年N1：620 kg/hm²、N2：854 kg/hm²及N3：1 092 kg/hm²），对比分析不同水、氮条件对枸杞冠层结构及产量的影响。结果表明：2 a均表明W3N2处理枸杞叶面积指数（LAI）和平均叶倾角（MTA）较大，其中LAI为2.46（2014年）和2.86（2015年），较其他处理（除2015年W2N1外）提高了2.9%~80.1%（2014年）和4.7%~48.9%（2015年），MTA为45°（2014年）和50°（2015年），较其他处理增加了7.1%~40.6%（2014年）和6.4%~28.2%（2015年），该处理透射率（DIFN）在各处理中居中，介于0.25~0.35；2 a试验结果均W3N2处理产量最高，分别为2 599.9 kg/hm²（2014）和4 621.7 kg/hm²（2015），与其他处理相比提高了42.5%~65.7%（2014）和0.5%~15.9%（2015）；蒸散量（ET _a）随LAI和MTA增加而增加，但LAI超过3时，就会抑制冠层蒸散；LAI趋于3、MTA和DIFN分别介于45°~50°和0.25~0.35时，枸杞碱解氮消耗较大，2014年和2015年分别为883.4 kg/hm²和1 001.1 kg/hm²。综合分析，在枸杞理想冠层和最大产量目标下，灌溉定额为2 856 m³/hm²，4 a树龄施氮量为668 kg/hm²，5 a树龄施氮量为854 kg/hm²，有利于枸杞冠层结构生长发育且会获得理想的产量，研究结果可为宁夏枸杞水肥管理及冠层结构调整提供理论依据。

为了探明盐碱地不同农田排水再利用措施对区域水盐运移转化的影响，以河套灌区永联试验区为研究区，对研究区2017-2018年夏灌秋浇期明沟排水、集水井水水质进行定位监测，采用SWAP-WOFOST模型对土壤0~40 cm水盐量和大田玉米、向日葵产量进行校核与验证，根据研究区灌排条件设置明沟排水再利用情景（渠水∶井水∶沟水=4∶3∶3、5∶3∶2、6∶3∶1）与集水井水再利用情景（渠水∶机井水∶集水井水=4∶3∶3、5∶3∶2、6∶3∶1），以土壤脱盐率（SDR）和水分生产率（WIDP）为评价指标对情景模拟结果进行评价。结果表明，SWAP-WOFOST模型能较好地模拟河套平原土壤水盐变化与作物生长过程，R ²分别大于0.73、0.63、0.65。明沟上下游水体缺乏连通性，其水质空间差异性较大，研究区不同土地利用蒸散发量、产量及盐分浓度受灌排措施与地下水埋深影响显著，在灌水不利的区域土壤盐分浓度较高，地下水埋深较浅，蒸散量较大，是导致作物产量降低的主要原因。情景模拟结果表明，集水井水再利用相较于明沟排水具有更好的积极作用，随着明沟排水再利用的比例增加，土壤含盐量成上升趋势，分别增加3%、6%、11%，同时DIWP无明显变化，表明明沟排水基本不适用于农田回灌；集水井水再利用降低了农田地下水埋深，有利于降低耕层土壤EC（R ²=0.81），土壤脱盐率可提升至36.2%~41.8%。

针对土壤质地对高光谱反演土壤盐分精度的影响不明确问题，于2023年4月1-10日在内蒙古河套灌区沈乌灌域共采集了132个不同盐渍化程度的土壤样品，并同步采集了对应的光谱信息，研究了不同盐渍化程度下土壤光谱反射率的变化特征以及不同土壤质地光谱特征与土壤盐分的相关性，探讨了土壤样本适宜的数学变换方法，并筛选敏感波段，建立了基于全部样本以及不同土壤质地下的土壤盐分含量的高光谱反演模型。结果表明：随着土壤盐分含量的增加，高光谱反射率逐渐增大；随着土壤粒度的减小，不同土壤质地下土壤盐分与不同波段的反射率及其相关系数呈先增加后下降的变化趋势。通过对光谱数据进行数学变换后，发现以倒数对数微分、对数微分、平方根微分3种变换效果最佳。通过建立多元逐步线性回归(BPNN)、偏最小二乘回归(PLSR)、支持向量机回归(SVM)以及BP神经网络(BPNN)4种模型，对光谱变换下的盐分含量进行了估算，4种模型的估算精度由高到低表现为：BPNN>SVM>PLSR>MLSR。相较于全部样本的土壤盐分估算结果，考虑不同土壤质地的盐分估算精度均有所提升，其中砂粒质地估算精度R ²由0.918提升到0.962，RPD由3.493提升到4.313；粉粒质地估算精度R ²由0.866提升到0.902，RPD由2.613提升到3.310；黏粒质地估算精度R ²由0.876提升到0.926，RPD由2.651提升到3.953，且在3种土壤质地背景下建立的模型均达到了出色模型的标准。说明在考虑土壤质地的前提下进行含盐量的高光谱反演，有利于提升反演精度。

干旱作为影响社会经济发展的自然灾害之一，探究中国干旱时空变化特征，对干旱预防和策略制定具有重要意义。以1979-2020年中国7个区域的标准降水蒸散指数（SPEI）网格数据作为基础，应用干旱频率和强度指标，结合改进的Mann-Kendall检验（MMK）方法和滑动时间窗口法，分析不同时间尺度（1个月、3个月、6个月、12个月）下的中国干旱时空特征。结果表明：在空间上，青藏高原、内蒙草原地区、西北荒漠地区、东北湿润半湿润温带地区的干旱程度更为突出；干旱频率随SPEI时间尺度增大而减小，随干旱等级（SPEI-3、SPEI-6以及SPEI-12尺度）的增加而减少；中国空间趋势变化为西北荒漠地区、青藏高原、内蒙草原地区、华中华南湿润亚热带地区北部、华北湿润半湿润暖温带地区南部、东北湿润半湿润温带地区具有显著干旱化趋势，青藏高原和东北湿润半湿润温带地区均具有明显的干湿差异。在时间上，西北荒漠地区的SPEI-1～SPEI-12尺度、青藏高原的SPEI-1～SPEI-12尺度、内蒙草原地区的SPEI-1～SPEI-12尺度、东北湿润半湿润温带地区的SPEI-6和SPEI-12尺度、华中华南湿润亚热带地区SPEI-1、SPEI-3和SPEI-12尺度的干旱较为突出。研究结果可为中国干旱预防和影响评估提供一定参考依据。

为了综合考虑管网投资和水压分布，合理进行管网布置和管径选择，以满足管网的经济性和可靠性，使自压滴灌管网系统达到投资最低和灌水均匀度最高的目的。以管网投资最低（管网经济性）和节点富余水头均值最小（管网可靠性）为目标，建立了自压滴灌“梳子”形和“丰字”形田间管网系统的多目标优化数学模型，提出了混合和谐搜索算法求解多目标优化模型的方法和步骤。以新疆某自压滴灌工程为例，采用该方法对其田间管网系统进行优化，优化方案的管网总投资为47.63万元，与原设计方案相比降低了9.86%；管网节点富余水头均值为8.87 m，与原设计方案相比降低了28.37%。该优化设计方法得到的优化结果，不仅节省投资明显，而且节点富余水头均值显著减小，说明管网系统的压力偏差小，灌水的均匀度显著提高。优化结果表明，混合和谐搜索算法收敛速度快，计算精度高，在自压滴灌管网的多目标优化设计中具有很好的应用价值。

黄河下游冲积平原区是我国重要的粮食生产基地和工业集聚地，该地区土壤水力学参数的获取，对于保障用水安全和指导农业生产具有重要意义。为建立黄河下游冲积平原区的土壤水分特征曲线传递函数（PTFs），以河南省兰考县闫楼乡作为黄河下游冲积平原试验区，基于多元非线性逐步回归和单因素扰动方法，建立了包气带土壤水分特征曲线的PTFs，并分析了影响因素敏感性。研究结果显示，实测土壤水分特征曲线以及土壤理化性质参数呈现较强变异性，所建立的PTFs精度良好，具备应用推广价值。多元回归结果表明，土壤颗粒组成是本文PTFs的主要影响因素，其中黏粒含量对PTFs最为敏感，砂粒含量次之，粉粒含量最弱。在其余5个土壤理化特性中，对PTFs的相对敏感的因素是pH值和分形维数。研究表明，土壤物理化学性质与土壤水分特征曲线模型参数的关系复杂，并非一般线性或单调关系。尽管土壤物理化学性质参数可以提高PTFs精度，但土壤颗粒组成是影响土壤水分运动的根本原因，其作为构建PTFs的关键因素不可忽略。在实际应用中，PTFs使用者可根据所掌握数据的实际情况，结合影响因素敏感性，决定影响因素的取舍。

宁夏地处干旱半干旱地区，地表蒸散发较为强烈，目前对于区域尺度蒸散发的反演是一大难点，常见的蒸散发产品分辨率较低。基于SEBAL模型对宁夏地区地表蒸散发进行了反演，并采用现有数据集对其估算精度进行了验证，结果发现，利用P-M模型和气象站水面蒸发数据验证，相关系数R ²的平均值都保持在0.80和0.79以上，利用MOD16蒸散量产品验证，得到R ²的平均值保持在0.90以上，均方根误差的平均值为1.03，偏差的平均值为1.76；宁夏地表蒸散量时空变化特征，在空间上，基本呈现为北部平原向南部山区增加趋势特征，在时间上，2001-2021年蒸散量整体呈上升趋势；分析不同土地利用类型地表蒸散量的分布规律，不同土地利用类型地表蒸散量的能力大小依次为：林地>耕地>水域>草地>城市建设用地>裸地，蒸散量均值依次为10.18、8.18、8.12、7.83、7.70、7.48 mm/d。研究结果表明，基于SEBAL模型反演得到的地表蒸散量有较高的精确度，同时该结果具有较高的分辨率以及在干旱半干旱地区有更广的适用性。

毛乌素沙地地区作为我国生态治理成功有效的典型区域，相较于其他主要沙漠、沙地而言，具有资源丰富、水热配合好等优点，同时也是受到人类活动及气候变化威胁较大的生态脆弱区，如何保障生态安全的同时协调社会经济高质量发展，成为了当地所需解决的首要难题。以内蒙古鄂尔多斯毛乌素沙地地区为研究对象，构建基于生态安全的综合水资源承载力评价体系，运用投影寻踪法计算综合水资源承载力评价值，引入障碍度模型遴选地区承载力优势指标与劣势指标，采用耦合协调度模型测算资源-生态-社会系统耦合发展现状。结果表明：2000年至今毛乌素沙地地区的水资源承载力总体时间上呈现曲折上升趋势，但仍有提升空间，在空间上形成了“南北高，中心低”的空间分布特点，期间地下水供水能力、灌溉水利用系数和三产用水定额等是水资源承载力系统的主要“优势指标”，而人口、灌溉面积以及城镇化率则是阻碍水资源承载力提升的关键“劣势指标”，地区内各旗县耦合协调度从“十五”规划至今一直在中等水平范围内浮动。

为探究灌溉供水管网中存在的漏损过高以及局部压力过大的问题，提出了一种基于FCM-GA的供水管网减压阀布设优化方法，该方法借助MATLAB、EPANET、MATLAB-EPANET-Toolkit以及PlatEMO平台等工具，对西班牙的BIN管网进行分区布置减压阀并优化阀后压力，以不同分区方案的成本与降漏效果为控制指标，筛选出最优方案。结果显示：最优方案（分5个区）将整个管网的漏损率降低至7.45%，相较初始管网降低了20.04%，降低的漏损费用可达114 €/d，在减压阀服务年限内可收回成本并达到盈利，并实现对整个管网系统的压力管理，提高了管网的稳定性和可靠性，有利于减少管网事故发生。因此，基于FCM-GA的灌溉供水管网减压阀布设优化是一种安全、低成本和高效益的降漏与控压方法，在有效降低灌溉用水费用的同时，可更好地实现节水灌溉。

为探究春灌定额对不同盐碱度农田土壤水盐分布的影响，确定适宜保墒洗盐的春灌定额。分别在中度盐碱地S1(5.23 g/kg)和重度盐碱地S2(8.27 g/kg)设置3种春灌定额处理(?W1: 1 800?m³/hm²，W2: 2 250?m³/hm²，W3: 2 700?m³/hm²)，分析比较了春灌后至棉花播种前0~100?cm土壤水盐运移和分布情况。结果表明：春灌后14~21?d，S1W2处理71.37%的水量可保持在土体内，S2W3处理77.26%水量保持在土体内，可使农田土壤达到适宜作物生长的土壤墒情；盐分淋洗主要发生在0~60?cm土层内，0~30?cm内淋洗效果更加显著，春灌定额越大将盐分带入深层的作用越强，春灌后21?d开始出现返盐现象；春灌时间在播前21?d左右为宜，中度盐碱地春灌定额2 284.7?m³/hm²，重度盐碱地春灌定额2 700?m³/hm²左右时，可达到较为良好的节水保墒洗盐效果，重度盐碱地可以根据实际情况适当提高春灌定额。研究结果可为图木舒克市不同盐碱度农田春灌提供一定的理论依据和技术参考。

新疆灌溉农业通常在作物生长期采用低流量滴灌以提高水分利用效率，而后在休耕期采用沟灌洗盐来防止次生盐碱化。这个相对复杂的农业生产过程可能会增加新疆当地劳动力和资源过度投入。为此，通过3D打印技术开发了一种具有独立双重流道的新型变量灌水器，该灌水器在两个工作水压水平（6~10 m和12~15 m）下具有灌溉和洗盐功能。通过室内试验分析了变量灌水器基本水力性能（流量系数、流态指数），然后利用计算流体动力学（CFD）和通径分析相结合的方法，研究了变量灌水器水力性能对流道宽（w）、流道深（D）、流道长（L）、齿高（h）和齿底距（b）的响应。结果表明，随着工作水压从6 m增加至10 m，变量灌水器出流量从1.6 L/h缓慢地增加到2.1 L/h，当工作水压进一步增大至12 m时，变量灌水器出流量急剧达到4.5 L/h，增幅达114.3%，这说明通过调节工作水压，所设计的变量灌水器可原位实现灌溉功能（较小流量）和洗盐功能（较大流量）的自由切换。根据新疆当地农田实际灌溉定额和盐碱化程度，推荐了适宜的变量灌水器流道参数。例如，在轻度盐碱地中，变量灌水器适宜的w、D、h、L和b分别为0.60、0.60、0.80、8.80和0.60 mm。

农田生态系统碳通量变化主要由作物光合作用和农田的呼吸作用引起。在陆地生态系统中，准确评估玉米农田生态系统的呼吸作用产生的碳排放量对全球碳通量的研究意义重大。使用甘肃省会宁县大山川村（属陇中半干旱区）玉米农田生态系统在2020年11月至2021年10月的涡度和土壤水分及温度监测数据，分析了玉米农田生态系统呼吸速率（R_eco ）的日平均变化和呼吸敏感性指数（Q ₁₀）在生长季内的月平均变化，探讨R_eco 对温度的响应，并用不同模型进行拟合评估。陇中半干旱区玉米农田生态系统呼吸速率在年内呈单峰变化，日均最大呼吸速率11.49 μmol/（m²·s），相比呼吸速率对空气温度（T_a ）与不同深度土壤温度（T_s ）的响应，深度20 cm处的土壤温度（T_{s 20}）对该地区Reco全年拟合效果最佳。Q ₁₀指数在生长季内表现出单峰型变化，最大值出现在8月（5.52 μmol/（m²·s）。通过各个模型拟合得出陇中地区玉米农田生态系统年呼吸碳排放量介于863.71~990.18 g C/m²，选择拟合效果最好的模型（Q ₁₀模型），在考虑参数时变性对Q ₁₀模型优化后，Q ₁₀模型拟合精度得到大幅度提升，年碳排放量估计值由868.57 g C/m²提高至1 094.48 g C/m²，更加接近观测值（1 110.28 g C/m²）。Reco在土壤水分低于0.16 m³/m³时（出现在12-2月）受到抑制。

为了推进秸秆复合管地下灌溉技术的应用，以冬小麦为供试作物，通过田间试验，研究了秸秆复合管地下灌溉对冬小麦生长及水分利用效率的影响。结果表明，与无灌溉对照相比，秸秆复合管地下灌溉、地表滴灌和地下滴灌对冬小麦的生长与产量的提升均有促进作用，其中秸秆复合管地下灌溉的提升效果最显著。与地表滴灌相比，秸秆复合管地下灌溉显著提升了冬小麦起身期至抽穗期的株高、开花期之后的叶面积指数及地上干物质量，冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.84%和9.23%，产量提升了15.55%，水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了21.88%与15.55%，净收益提高了77.95%。与地下滴灌相比，秸秆复合管地下灌溉提高了冬小麦返青期后的株高、叶面积指数与开花期后的地上干物质量，冬小麦穗长和穗粒数分别增加了5.15%和9.8%，产量提高了5.11%，水分利用效率与灌溉水利用效率分别提高了8.81%与5.11%，净收益提升了23.53%。秸秆复合管地下灌溉有助于促进拔节期以后冬小麦生长，提高冬小麦的产量与水分利用效率，经济效益较高，在补充灌溉区对大田密植作物具有较好的推广应用前景。

开展植被类型对土壤入渗特性及田面水流糙率影响的研究，可以为田间灌水技术参数的优化分析提供理论依据。以山西省夹马口引黄灌区试验站畦田灌水试验为依据，基于Kostiakov-Lewis三参数入渗模型，在运用水量平衡方程和曼宁公式的基础上，用单点求参法（用畦田内畦首、中、尾三点的入渗参数分别作为入渗参数值，仅对糙率值作优化求解）、均值求参法（用畦首、中、尾三点入渗参数的均值作为入渗参数值，仅对糙率值作优化求解）、组合求参法（用畦首、中、尾三点入渗参数中的最大值作为上限，最小值作为下限，对入渗参数和糙率值同时优化求解）对入渗参数及糙率进行直接求解，并利用基于零惯量模型的地面畦灌水流模拟软件WinSRFR4.1对求解参数进行了分析验证。结果表明：①用组合求参法拟合出的土壤入渗参数与地面水流糙率，决定系数R ²均在0.97以上，拟合精度较高。②玉米地土壤90 min累计入渗量Z ₉₀为91.7 mm，糙率值为0.030；苹果树地Z ₉₀为88.9 mm，糙率值为0.079；桃树地Z ₉₀为115.9 mm，糙率值为0.138。在该试验区，一年生植物的Z ₉₀明显大于多年生植物，植被类型对土壤入渗特性影响显著；鉴于组合求参法最大程度地弱化了土壤入渗参数的空间变异性，且拟合精度高于单点求参法和均值求参法，认为组合求参法最优，验证结果也进一步证明了该结论。

“以电折水”是河北省计量农业地下水开采量的主要方法，准确估算地区机井水电转换系数对于优化水资源配置、节约能源、提高效率等具有重要意义。依据典型地区113眼农用灌溉机井相关监测资料，在确定水电转换系数主要影响因素基础上，结合全省地下水埋深与机井分布变化情况，从监测机井的空间布设和监测频次的合理选取等方面提出区域系数精准估算实施方案。结果表明：地下水位埋深对水电转换系数影响程度较大，且呈负相关关系；从地域空间尺度提出了全省不同地区出水量计量允许误差分别在1%~5%时的监测机井合理布设方案，水位降幅越大，监测机井越多，反之亦然；根据年内地下水位下降和上升期间降/增幅变化需求，通过增设监测频次等手段保证年内时间尺度上系数的准确性。从点到面，实现全省机井水电转换系数的分区、分时精准管控，进而提高农业用水量的精准计量。研究成果为河北省在计量设施不充分地区推进“以电折水”计量提供了理论和技术支撑，进一步丰富了我国关于“以电折水系数”精度研究理论。

针对宁夏引黄灌区传统稻田蒸发量大，盐渍化耕地占地面积广、改良问题难，土地生产力下降等问题。采用水稻滴灌旱作方式，以富源4号（96D10）作为研究对象，通过设置不同土壤水分水平（W1：高100%、W2：中80%及W3：低60%田间持水率）及盐分水平（S1：轻1.2 g/kg、S2：中3.1 g/kg及S3：重5.3 g/kg），探究不同水盐胁迫对水稻产量构成及稻谷品质的影响规律。结果表明，水盐胁迫对水稻产量及品质具有较为显著的影响，其中产量构成因素中，千粒重W3S3较W1S1下降15.89%（2021年）和15.58%（2022年），饱籽率W3S3较W1S1显著下降3.45%（2021年）和4.05%（2022年），单位产量W3S3较W1S1显著下降56.48%（2021年）和63.09%（2022年）；品质方面整精米率W3S3较W1S1显著下降12.65%（2021）和13.56%（2022），垩白米率W3S3较W1S1显著上升164.71%（2021）和122.73%（2022），直链淀粉含量W3S3较W1S1显著下降5.97%（2021）和8.99%（2022），蛋白质含量W3S3较W1S1显著上升53.51%（2021）和61.82%（2022）。综合考虑，在节水目标下，采用滴灌旱作方式种植水稻，保持80%田间持水率加轻、中度盐碱化（≤4.0 g/kg）的土壤环境，可以保持较为接近充分灌溉条件下的产量构成水平和较好的稻谷品质水平。该结论可为宁夏引黄灌区盐碱地可持续利用及水稻的节水灌溉适应性研究提供理论依据。

为探明不同水肥处理对水稻磷素吸收利用、产量和根干重的影响，于2020年5-9月在湖北省漳河灌区开展水稻测坑种植试验，以水稻品种“Y两优957”为试验材料，设置淹水灌溉（W1）和间歇灌溉（W2）2种灌溉模式，常规肥（N1）和缓释肥（N2）2种施肥类型。采集泡田前和黄熟期收割后土样进行土壤全磷（TP）分析，于黄熟期测产，取植株样进行干物质称重，并化验地上部分植株各器官含磷量。结果表明，W2N2处理下水稻产量、磷素收获指数（PHI）、磷肥偏生产力（PFPP）和植株根干重均达最高，分别为8 566.10 kg/hm²、58.25%、214.35 kg/kg、255.47 g/m²；W2模式下水稻产量显著高于W1（P<0.05），分别高出10.85%（N1）和11.03%（N2）；不同水肥处理下水稻各器官含磷量占比均为：穗＞叶、茎，磷素会逐渐在穗部积累；施肥类型相同时，W2模式下植株茎、叶含磷量占比均高于W1，而穗含磷量占比均低于W1；灌溉模式相同时，N2条件下植株籽粒含磷量占比较N1高出4.50%（W1）和1.54%（W2）；黄熟期收割后土壤TP含量均高于泡田前，收割后N2条件下稻田土壤TP含量较N1高出3.70%（W1）和6.25%（W2），收割后W2模式下稻田TP含量较W1高出13.33%（N1）和15.63%（N2）。间歇灌溉配施缓释肥可以有效促进水稻磷素吸收，进而实现增产。

为探究火麻干旱胁迫的耐受能力及复水后其次生代谢产物的含量变化。以土培盆栽的方式培养火麻幼苗，以正常浇水的火麻为对照（CK），对比分析胁迫组在胁迫后的0、3、5、7、9 d和复水后的生理特性、光合及次生代谢产物的变化情况。结果表明：干旱胁迫条件下，火麻叶中含水量、光合指标、最大光能转换效率、实际光能转换效率、电子传递速率R _ET、光化学淬灭系数Q _p降低；而非光化学淬灭系数Q _NP、叶绿素和类胡萝卜素、脯氨酸、可溶性蛋白、可溶性糖及MDA含量和相对电导率上升，4种抗氧化酶活性升高，复水后叶片含水量、叶绿素b、光合指标、脯氨酸含量和SOD活性低于CK组，其他各生理指标均高于CK组水平。总黄酮、总酚和总萜含量升高，复水后这3种次生代谢产物含量不同程度地低于对照。火麻的第1、2对叶片中CBD含量随胁迫程度的增加而降低，且远高于下部叶片；第3、4对叶中CBD含量虽在7 d胁迫处理时含量最高，但仍低于对照并且2者差异不显著（P<0.05）；第5、6对叶片在胁迫处理的3 d时CBD含量达到峰值。复水后，3组叶位中的CBD含量均高于CK组。综合研究发现，适度的干旱胁迫会提高火麻的生理抗逆性，降低其光合作用，提高次生代谢产物的含量；胁迫会降低药物活性物质CBD的含量；在适度的胁迫经复水后，缓解了胁迫对植物的伤害，并提高叶片中CBD的含量。

气象驱动数据的质量会显著影响陆面模式的模拟表现。针对目前出现的多源气象数据集，选取GSWP3和WFDE5分别驱动CLM4.5陆面模式，对黄河流域地表蒸散发过程模拟，并结合多个评价指标从多个时空尺度评估模式表现。结果表明：相比于基准蒸散发，GSWP3和WFDE5模拟的多年平均蒸散发的RMSE值分别为61.5和49.5 mm/a，KGE值为0.83和0.87。时间上，模拟蒸散发和基准蒸散发均表现显著增加的趋势。空间上，两种气象驱动都在黄河中游表现最佳，黄河源区则存在不同程度高估。季节性上，GSWP3在春、冬季的模拟表现优于WFDE5，在夏、秋季的表现劣于GSWP3。综合分析，WFDE5驱动下CLM4.5的总体表现优于GSWP3。研究结论可为陆面模式蒸散发模块改进提供动力和方向。

研究内镶贴片式滴头流道结构参数对水力性能的影响，对滴灌带灌水器流道优化具有重要意义。以节水灌溉工程中常用的6款贴片滴灌带为研究对象，利用UG软件与三维实体建模软件Space claim对滴头流道的7个主要结构参数进行测量，并通过主元分析法对其影响力进行排序。在0.02~0.15 MPa不同压力下开展压力流量试验，在0.1 MPa下开展含砂率为5、15 g/L的抗堵试验，并通过回归分析研究内镶贴片式滴头流量与流道结构参数的关系。表征梯形流道结构的7个参数对贴片流道的水力性能的影响力排序为：齿间距>流道宽度>齿尖弧长>流道深度>齿高>流道周长>齿数。压力流量试验时，相较于其他滴灌带，二号滴灌带滴头流道周长最短，齿间距与流道深度较小，流量的变化幅度较小，水力性能较好。浑水试验含砂率为5 g/L时，相对流量与滴头流道面积和齿尖弧长呈正相关关系，与齿间距呈负相关关系。齿间距、齿尖弧长、流道面积是影响滴灌带流道水力性能及抗堵塞性能的主要结构参数，对滴灌带滴头的设计生产具有积极意义。

基于塔里木河流域46个县（市）2015-2020年6年的面板数据，利用SBM-undesirable模型、核密度估计和Tobit模型分析流域内农业用水效率的时空格局及影响因素。结果表明：考虑了水污染的塔里木河流域农业生态用水效率呈现出逐年提高的趋势，但整体不高；流域内兵团各市和克孜勒苏柯尔克孜自治州的农业生态用水效率相对较高，其中又以阿拉尔市和若羌县为最高，达到了现有技术水平下的最优状态，效率值为1，而阿克苏地区和喀什地区的农业生态用水效率相对较低；农业生态用水效率值较高的县（市）主要分布在流域东部和西部边缘，研究时段内效率值分布重心呈现出自中部向西南部演进的趋势；进一步研究发现，农业水价、经济发展水平、节水灌溉技术等因素对流域农业生态用水效率的影响显著，水价越接近供水成本，对效率的提升贡献越大，节水灌溉技术和地膜应用越广，农业生态用水效率越高。研究的政策含义表明：应继续在流域内推广节水灌溉技术，除了普及滴灌设施以外，在条件适宜的区域可采用地膜覆盖来减少蒸发；应持续推进农业水价改革，因地制宜地调整农业用水价格，合理设置阶梯水价，积极探索水权交易制度。

为优化再生水与淡水交替供水方式，研究交替供水方式对红壤入渗特性及水盐分布规律的影响，以确定最优交替供水方式。选取5、10 g/L 2种浓度钠盐溶液和淡水为试验用水，设置了咸淡水混合（SF混合）、咸淡交替（SF）、淡咸交替（FS）、咸淡咸淡交替（SFSF）和淡咸淡咸交替（FSFS）5种供水方式，并以淡水（CK）为对照，进行一维垂直土柱入渗试验。结果表明：2种钠盐浓度下累积入渗量随着交替次数增加而增加，360 min入渗时刻，5 g/L和10 g/L淡咸淡咸交替处理分别比淡咸交替处理增加了28.85%和18.98%；Philip模型更适合描述FS交替供水和CK下土壤累积入渗量随入渗时间的变化，Kostiakov模型更适合描述SF混合、SF、SFSF、FSFS处理下红壤入渗特征；土壤剖面盐分分布受交替供水方式的影响，盐分累积程度受钠盐浓度的影响，在同一供水方式下，2种钠盐浓度的电导率（EC）分布规律一致，且随钠盐浓度增加，EC值增大。5 g/L下淡咸淡咸交替供水能增强土壤入渗能力，降低土壤盐分累积，为最优交替供水方式，推荐淡咸淡咸交替供水为南方亚热带区红壤再生水灌溉方式。

农田生态系统每时每刻都与大气进行着热量、水分与二氧化碳的交换，消耗可利用水资源的同时生产人类生存所需粮食。陆面模式能定量刻画土壤-植被-大气间能量、动量和水汽交换，但其应用受到参数不确定性的制约。选取禹城站与栾城站2个华北平原典型农业生态系统试验站，采用拉丁超立方抽样法（LHS）基于Sobol方差分析检测了Noah-MP模型的42个参数对潜热通量（LE）、显热通量（H）、净生态系统碳交换量（NEE）、第1层土壤含水率（SM1）及第2层土壤含水率（SM2）5个输出变量的全局敏感度，筛选出高敏感参数。结果表明：若不考虑敏感性指标的精确排序，为节约计算成本，拉丁超立方抽样法的抽样次数可以取为参数数量的5倍左右；对这5个模型输出而言，敏感参数在站点间及不同气孔阻抗的土壤水分限制因子参数化方案下的表现较为一致，主要包含5个植被相关参数（LTOVRC、QE25、MRP、VCMX25、SLA）和4个土壤相关参数（BEXP、SMCMAX、SMCREF、SMCWLT），而土壤参数SMCMAX、SMCREF、SMCWLT与BEXP的全局敏感度在华北平原的不同站点间变异性较大；对比禹城站，在更为干旱的栾城站应用不同的土壤水分限制因子参数化方案时，BEXP的全局敏感度发生显著变化，因此干旱地区应重视对土壤参数BEXP的校准。

为解决河西走廊地区文冠果种植中因水资源短缺和土壤盐渍化导致文冠果生长及产量不佳的问题，在滴灌条件下研究不同土壤基质势（SMP）水平对文冠果果园土壤水盐分布特征的影响，以期为该区文冠果滴灌灌溉制度的制定提供科学依据。田间试验于2021年5-9月在甘肃省张掖市（河西走廊中部地区）开展，选择幼树期（1 a生）和结果期（5 a生）文冠果果树，均以传统地面灌为对照，在滴灌条件下设置不同SMP阈值处理，其中幼树期为-10、-20、-30、-40、-50 kPa，结果期为-5、-10、-15、-20、-25 kPa。结果表明：①滴灌条件下文冠果果园土壤体积含水率随着SMP阈值的降低而减少。随着SMP阈值逐渐降低，幼树期文冠果生长季末根区土壤体积含水率分别为0.14、0.13、0.13、0.12、0.11 cm³/cm³，结果期分别为0.21、0.20、0.17、0.16、0.12 cm³/cm³。②经过一个生长季的滴灌后，各处理土壤饱和泥浆提取液电导率（EC_e ）均显著降低。随着SMP阈值逐渐降低，幼树期文冠果生长季末土壤EC_e 由灌溉前的5.45 dS/m分别降低为3.69、3.85、4.23、4.61 dS/m和5.00 dS/m，结果期由灌溉前的6.96 dS/m分别降低为4.47、4.87、4.83、5.59 dS/m和5.71 dS/m。③与传统地面灌溉相比，滴灌灌溉能够有效减少文冠果根区土壤积盐，更有利于形成适宜作物生长的根区水盐环境。综合考虑文冠果耐盐性及水分利用效率，建议河西走廊地区文冠果滴灌种植时，幼树期SMP阈值控制在-30 kPa，结果期SMP阈值控制在-20 kPa。

针对传统普通地膜对环境和土壤的危害，以新型环保材料地膜覆盖与普通覆膜进行比较，以期为覆膜栽培的可持续发展提供参考依据。设置了生物降解膜（M3）、液态地膜（M4）、黑色地布（M2），并以普通白色地膜（M1）作为对照，共4个处理，进行大田试验。试验结果表明，不同覆膜材料在一天不同时间的增温效果不同，随着生育期推移，不同覆膜温差逐渐减小，生物降解膜在苗期增温效果显著。覆生物降解地膜的土壤含水率在玉米抽雄期前与普通白膜差距较小，具有良好的保墒作用。不同覆膜材料对土壤理化性状的影响不同，对速效钾的影响最显著，各覆膜处理速效钾的含量在各层都表现为M4＞M2＞M3＞M1；对速效磷的影响主要在0～10 cm层；对全磷的影响不显著。覆生物降解膜的籽粒产量为14 294.56 kg/hm²，与覆普通白膜差异不显著。覆液态地膜产量最低10 535.64 kg/hm²，与生物降解和普通白膜差异显著。覆盖生物降解膜的耕层土壤营养环境与玉米产量均较优，是甘肃中部地区玉米种植中适宜的覆盖材料。

精准的灌区量测水方法与技术是减少灌区无效弃水，保障灌区用水安全的重要手段。针对灌区明渠量测水方法与技术，系统阐述了水工建筑物量水、特设量水设备量水、流速—面积法量水和水位—流量法量水4种方法的研究进展，归纳分析了4种量测水方法的适用条件及量测精度，阐述了不同场景下明渠量测水方法应用情况。结果表明：配备水位传感器等设备的量水建筑物为数据获取与传输提供了便利；优化建筑物结构特征可提升建筑物适用范围和测量精度，推动了特设量水设备技术发展。流速—面积法因量测精度高常用于校准其他量测水方法，但其操作复杂、耗时长导致测流效率较低，随着超声波等技术日趋成熟，可用以复杂流态流量的测量工作；流速分布规律作为流速—面积法量水的基础，利用流速分布规律可建立点流速与断面平均流速的关系，进而通过点流速获取断面流量。水位—流量法受断面参数影响显著，仅对特定工况可用，因此难以推广。利用机器学习方法处理大量水位与流量关系的历史数据对水位预测流量提供了数据处理手段。最后，探讨了非接触式量测水技术以及模型算法对流量预测的发展前景，结合目前研究基础和实际需求对未来的研究方向进行了讨论，以期为进一步提高量测水精度、降低量测水布设设备成本等方面提供有价值的参考依据。

掌握不同灌溉方式下压砂地土壤水盐及pH的空间分布规律可以有效提高微咸水的利用效率。利用田间取样、经典统计学、地统计学以及克里格插值法对比分析了滴灌和微喷灌0~40 cm土层土壤含水率、电导率和pH值的空间变异特征。结果表明：微喷灌的土壤含水率略低于滴灌，0~40 cm土层土壤含水率属于中等变异性，且具有中等强度的空间相关性。微喷灌0~20 cm土层土壤平均电导率和离散化程度小于滴灌，同时，2种灌溉方式下0~20 cm和20~40 cm土层电导率的空间分布均表现出中等变异且具有较强的空间相关性；20~40 cm土层的平均电导率小于0~20 cm土层。无论微喷灌还是滴灌，调查地块的土壤电导率表现为中间位置低而地边较高，土壤含水率则在中间位置高而地边低。灌溉方式对土壤pH值的影响不显著，其空间变异性属于弱变异，但微喷灌条件下pH值具有较强的空间相关性。微咸水灌溉条件下压砂地抑制了表层土壤盐分累积，并存在向未覆砂的地块边缘聚积的现象。不同灌水方式下压砂地土壤水分和盐分均存在中等的空间变异性和空间自相关性，而pH值空间变异性较弱。研究结果可以为压砂地的微咸水合理利用提供理论依据。

为探究不同肥液浓度对涌泉根灌双点源交汇入渗湿润体特性变化和水分运移规律的影响，在陕北榆林西北农林科技大学远志山试验基地，设置4个肥液浓度（质量浓度）（0、5、10和20 g/L），开展了肥液浓度对土壤累积入渗量、土壤含水率影响的试验研究。结果表明：相同肥液浓度条件下，自由入渗处累积入渗量大于交汇入渗处累积入渗量，涌泉根灌交汇入渗累积入渗量随时间和肥液浓度变化存在显著的幂函数关系（R ²>0.9，P<0.01）。采用Philip模型和Kosyiakov模型均能拟合双点源涌泉根灌入渗过程，肥液浓度越大，吸渗率S也越大，土壤的入渗能力越强。肥液浓度增加了双点源涌泉根灌的累积入渗量，与单点源涌泉根灌对比，双点源涌泉根灌累积入渗量有所减小，但交汇面土壤含水率有所提升。在双点源交汇入渗情况下，不同位置处土壤水分的变化差异小于自由入渗侧，而肥液浓度越大，交汇面处的湿润深度越深，土壤含水率大于自由入渗侧土壤含水率。在实际灌水过程中，肥液浓度过大将不利于水肥利用效率的提高。因此，在田间布设过程中，合理的双点源布置方式能更有效地提高涌泉根灌灌水器的灌水效率，同时提高水资源利用率。

为探究半干旱区不同放牧管理草地土壤优先流的特征，以内蒙古中部荒漠草原为研究对象，通过野外模拟染色示踪试验，并结合计算机图像处理技术对优先流的发育特征、发育程度以及影响因素进行系统研究，分析不同放牧管理对草地水分溶质运移的影响，以期为半干旱草原植被恢复和水土保持工作提供理论数据支撑。结果表明：①不同放牧管理草地土壤水分入渗深度空间异质性较强，禁牧草地水分入渗深度最大，波峰-波谷交替分布结构明显，入渗水流的非均匀性强。②不同放牧管理草地均有优先流现象发生，但程度和类型存在差异，均匀基质流主要分布在表层土壤，禁牧草地优先流发育程度最高。③土壤机械组成是影响半干旱区管理草地土壤优先流形成和发育的核心因素。综上所述，在半干旱草原区，禁牧草地具有更大的土壤水分入渗深度和优先流效应，可有效增加水分和养分输送，减少地表径流和养分流失，可作为半干旱草原地区的一种可持续的放牧管理实践。

根长密度分布是反映作物根系潜在水分利用状态的重要指标，然而，当前关于水盐胁迫下作物根系量化的研究有限。以2016-2017年盐渍农田向日葵为研究对象，比较分析了不同盐分田块（低S1、中S2和高S3）的土壤水盐和作物根长密度分布变化，提出可以表征其动态变化的Logistic模型（LRDG），并对模型参数（α和β）进行量化。结果显示：高盐田块的作物根长密度整体高于低盐田块，且根系集中生长的现象显著，特别是在蕾期后，向日葵根系集中分布于30~75 cm土层，累积根长占比超过40%，其中2016年S3田块作物根长密度峰值达5 cm/cm³以上。相比于标准根长密度的指数和幂函数模型，Logistic模型可较好地表征盐渍农田向日葵静态根长密度分布，R ²为0.870，RRMSE为0.338；同时，Logistic模型参数α和β随土壤表层水盐和积温变化规律显著，由此具体量化了参数α和β的计算公式，参数量化验证RRMSE分别为0.425和0.297。这表明构建的LRDG模型能够准确表征土壤水盐胁迫下作物根长密度分布的动态响应，可为盐渍农田作物抗逆潜力挖掘和水肥科学管理提供工具支持。

为模拟蓄水坑灌果园土壤水分动态，实现土壤水分动态预测，基于土壤的水量平衡原理，在现有分层水量平衡模型的基础上引入局部灌溉系数 \xi，对蓄水坑所在的0~70 cm土层的下渗水量进行了修正，建立了蓄水坑灌条件下0~200 cm土层的分层水量平衡模型。于2015年4-10月，在山西省晋中市太谷县农业科学院果树研究所进行两个水分处理（处理一灌水上下限为田间持水量的50%~80%、处理二灌水上下限为田间持水量的60%~90%）蓄水坑灌果园水分动态监测试验。采用处理一的数据率定了模型的局部灌溉系数 \xi，得到 \xi的率定值为0.8，采用处理二的数据对率定后的模型进行验证，验证得到的模型均方根误差最大值为0.007 4 cm³/cm³、平均相对误差最大值为2.80%、平均绝对误差最大值为0.006 4 cm³/cm³，说明模型具有较高的模拟精度，分层水量平衡模型可以用于蓄水坑灌果园土壤水分动态模拟。两个水分处理的水分动态模拟结果显示，由于蒸发、水分下渗、根系吸水等耗水因素，随着时间的推移各层土壤含水率呈下降趋势，当有灌溉和降雨时呈上升趋势，整体来看土壤含水率在一定范围内不断波动；灌溉和降雨之后从浅到深各土层土壤含水率的增加幅度呈现了不同的趋势，灌溉之后各土层土壤含水率的增加幅度随深度先增大后减小，降雨之后各土层土壤含水率的增加幅度随深度逐渐减小；相较于中层和下层，上层土壤含水率的波动范围更大且该层土壤的平均含水率更低；处理二各层土壤的平均含水率均高于处理一。